Este es un sistema que reemplaza el carburador en los motores a gasolina, su introducción se debió a un aumento en las exigencias de los organismos de control del medio ambiente para disminuir las emisiones de los motores.
Su importancia radica en su mejor capacidad respecto al carburador para dosificar el combustible y crear un mezcla aire / combustible, muy próxima a la estequiométrica (14,7:1 para la gasolina), lo que garantiza una muy buena combustión con reducción de los porcentajes de gases tóxicos a la atmósfera. La relación estequiométrica es la proporción exacta de aire y combustible que garantiza una combustión completa de todo el combustible.
La función es la de tomar aire del medio ambiente, medirlo e introducirlo al motor, luego de acuerdo a esta medición y conforme al régimen de funcionamiento del motor, inyectar la cantidad de combustible necesaria para que la combustión sea lo más completa posible.
Consta de fundamentalmente de censores, una unidad electrónica de control y actuadores o accionadores.
El funcionamiento se basa en la medición de ciertos parámetros de funcionamiento del motor, como son: el caudal de aire, la temperatura del aire y del refrigerante, el estado de carga (sensor PAM), cantidad de oxígeno en los gases de escape (sensor EGO o Lambda), revoluciones del motor, etc., estás señales son procesadas por la unidad de control, dando como resultado señales que se transmiten a los accionadores (inyectores) que controlan la inyección de combustible y a otras partes del motor para obtener una combustión mejorada.
El sensor PAM (Presión absoluta del Múltiple) indica la presión absoluta del múltiple de admisión y el sensor EGO (Exhaust Gas Oxigen) la cantidad de oxígeno presente en los gases de combustión.
Este sistema funciona bien si a régimen de funcionamiento constante se mantiene la relación aire / combustible cercana a la estequiométrica, esto se puede comprobar con un análisis de los gases de combustión, pero al igual que los sistemas a carburador, debe proveer un funcionamiento suave y sin interrupciones en los distintos regímenes de marcha.
Estos sistemas tienen incorporado un sistema de autocontrol o autodiagnóstico que avisa cuando algo anda mal, además existe la posibilidad de realizar un diagnóstico externo por medio de scanners electrónicos que se conectan a la unidad de control de inyección y revisan todos los parámetros, indicando aquellos valores que estén fuera de rango.
La detección de fallas debe realizarla personal especializado en estos sistemas y deben contar con herramientas electrónicas de diagnóstico también especiales para cada tipo de sistema de inyección.
La reparación de estos sistemas se limita al reemplazo de los componentes fallados, generalmente los que el diagnóstico electrónico da como defectuosos.
Los sistemas de inyección electrónicos no difieren de los demás, respecto a las normas de seguridad ya que manipula combustible y/o mezclas explosivas. Lo mismo para el cuidado del medio ambiente, se debe manipular con la precaución de no producir derrames de combustible.
Este es un sistema que reemplaza el carburador en los motores a gasolina, su introducción se debió a un aumento en las exigencias de los organismos de control del medio ambiente para disminuir las emisiones de los motores.
Su importancia radica en su mejor capacidad respecto al carburador para dosificar el combustible y crear un mezcla aire / combustible, muy próxima a la estequiométrica (14,7:1 para la gasolina), lo que garantiza una muy buena combustión con reducción de los porcentajes de gases tóxicos a la atmósfera. La relación estequiométrica es la proporción exacta de aire y combustible que garantiza una combustión completa de todo el combustible.
La función es la de tomar aire del medio ambiente, medirlo e introducirlo al motor, luego de acuerdo a esta medición y conforme al régimen de funcionamiento del motor, inyectar la cantidad de combustible necesaria para que la combustión sea lo más completa posible.
Consta de fundamentalmente de censores, una unidad electrónica de control y actuadores o accionadores.
El funcionamiento se basa en la medición de ciertos parámetros de funcionamiento del motor, como son: el caudal de aire, la temperatura del aire y del refrigerante, el estado de carga (sensor PAM), cantidad de oxígeno en los gases de escape (sensor EGO o Lambda), revoluciones del motor, etc., estás señales son procesadas por la unidad de control, dando como resultado señales que se transmiten a los accionadores (inyectores) que controlan la inyección de combustible y a otras partes del motor para obtener una combustión mejorada.
El sensor PAM (Presión absoluta del Múltiple) indica la presión absoluta del múltiple de admisión y el sensor EGO (Exhaust Gas Oxigen) la cantidad de oxígeno presente en los gases de combustión.
Este sistema funciona bien si a régimen de funcionamiento constante se mantiene la relación aire / combustible cercana a la estequiométrica, esto se puede comprobar con un análisis de los gases de combustión, pero al igual que los sistemas a carburador, debe proveer un funcionamiento suave y sin interrupciones en los distintos regímenes de marcha.
Estos sistemas tienen incorporado un sistema de autocontrol o autodiagnóstico que avisa cuando algo anda mal, además existe la posibilidad de realizar un diagnóstico externo por medio de scanners electrónicos que se conectan a la unidad de control de inyección y revisan todos los parámetros, indicando aquellos valores que estén fuera de rango.
La detección de fallas debe realizarla personal especializado en estos sistemas y deben contar con herramientas electrónicas de diagnóstico también especiales para cada tipo de sistema de inyección.
La reparación de estos sistemas se limita al reemplazo de los componentes fallados, generalmente los que el diagnóstico electrónico da como defectuosos.
Los sistemas de inyección electrónicos no difieren de los demás, respecto a las normas de seguridad ya que manipula combustible y/o mezclas explosivas. Lo mismo para el cuidado del medio ambiente, se debe manipular con la precaución de no producir derrames de combustible.
Además del encendido transistor izado con mando de contactos existe también la versión de encendidotransistor izado con sistema de producción mediante transductor Hall.
Efecto Hall
Los electrones que se mueven en un conductor a través de las líneas de fuerza de un campo magnético se desvían en el sentido perpendicular a la dirección de la corriente y del campo magnético. Por lo tanto los electrones excederán en A1 y faltarán en A2 (Fig. 17); esto significa que existe una tensiónHall entre A1 y A2.
Fig. 17: efecto Hall B Densidad del flujo del campo magnético
IH Corriente Hall
IV Corriente de alimentación
UH Tensión Hall
d Espesor
Este denominado efecto Hall es muy fuerte en los semiconductores.
El árbol del distribuidor de encendido gira y mueve el rotor, por lo que los diafragmas pasan sin tener contacto a través del entrehierro de la barrera magnética (Fig. 18).
Fig. 18: transductor Hall 1 Diafragma de ancho b
2 Piezas conductoras de hierro maleable magnético con magneto permanente
3 Circuito Integrado Hall
4 Entrehierro
UH Señal del transductor Hall (tensión)
Cuando el entrehierro está libre, el campo magnético atraviesa el circuito integrado (IC) y el estrato Hall.
La intensidad del flujo magnético B es muy alta en el estrato Hall, y la tensión Hall UH alcanza su máximo.
El circuito integrado Hall está excitado.
Cuando el diafragma entra en el entrehierro, absorbe la mayor parte del flujo magnético quitándosela en el circuito integrado.
La intensidad del flujo magnético en el estrato Hall se reduce hasta un pequeño resto procedente del campo de dispersión. La tensión UH alcanza su mínimo.
Distribuidor de encendido con Transductor Hall El transductor Hall está en el distribuidor de encendido (figura 19).
La barrera magnética está montada en la placa de soporte móvil.
El circuito integrado Hall se encuentra en un soporte de cerámica y es introducido como un dispositivo de material plástico con una de las piezas conductoras para protegerse contra la humedad, la suciedad y los daños mecánicos.
Las piezas conductoras y el rotor con diafragmas están hechos de material magnético maleable.
Fig. 19: distribuidor de encendido con transductor Hall 1 Diafragmas
2 Barrera magnética
3 Pieza como conductor
4 Entrehierro
5 Hall ( I.C.)
6 Cable transductor
7 Árbol distribuidor
8 Placa de soporte
9 Carcasa distribuidora
10 Cepillo giratorio
El número de diafragmas corresponde al número de cilindros. El ancho L de los diafragmas determina el ángulo de cierre de este sistema de encendido.
El ángulo de cierre por esta razón permanece constante por toda la duración del transductor Hall y no debe grabarse más.
El principio de funcionamiento y la fabricación del transductor Hall permiten regular el encendido en el motor parado, si se ha previsto la desconexión de la corriente de reposo.
la señal enviada por una barrera Hall al distribuidor de encendido corresponde, por lo que concierne al contenido de la información, a la señal de un contacto del ruptor de encendido. En un caso el ángulo de cierre es determinado por la leva de encendido, mientras que el otro caso la tasa de pulsaciones es determinada por el diafragma del rotor.
Regulación de la corriente y del ángulo de cierre Una versión más sofisticada, del encendido transistorizado con un sistema de producción mediante el transductor Hall, prevé el uso de una central electrónica que regula automáticamente el ángulo de cierre. Una limitación suplementaria de la corriente con una bobina de encendido particularmente potente hace que esta versión tenga un sistema de encendido con potencia elevada.
Los sistemas de encendido con alta potencia funcionan con bobinas de encendido que se cargan con mucha rapidez.
Una bobina de encendido con carga rápida no puede funcionar con un ángulo de cierre fijo.
Una regulación del ángulo de cierre (en efecto se trata de la regulación de la duración de cierre, ya que la duración de carga de la bobina es una función del tiempo), por esta razón es necesaria para minimizar la pérdida de potencia sobre el estadio final (transistor) y para regular el ángulo de cierre adapto.
Ya que en la técnica analógica las operaciones de regulación pueden llevarse a cabo desplazando simplemente los valores umbrales de la tensión, la señal rectangular del transductor Hall se convierte fundamentalmente en una señal de rampas (fig. 20).
Fig.20: elaboración de la señal del transductor Hall UH Señal del trasductor Hall (tensión)
UG Tensión Hall transformada
UR Tensión con rampas (estadio formador de impulsos)
INS Punto de introducción de la corriente primaria y de inicio del ángulo de cierre
S Ángulo de cierre
T Tiempo de conducción del estadio final
t Tiempo de limitación de la corriente
La tasa de pulsación del transductor Hall corresponde, entre dos puntos de encendido, a la relación 30:70.
El punto de encendido determinado por la corrección del distribuidor de encendido se encuentra al final del ancho del diafragma, que corresponde al 70%.
La corriente primaria entra en el circuito en el punto de intersección INS y el ángulo de cierre tiene inicio.
De este modo el punto de introducción del ángulo de cierre puede variar a placer desplazando el punto de intersección en la tensión con rampas, obteniendo de esta manera el correcto ángulo de cierre para cada campo de funcionamiento.
Además la regulación de la corriente y del ángulo de cierre depende directamente de la corriente y del tiempo, y se compensan por los efectos de la tensión variable de la bateria y los efectos térmicos u otras tolerancias de la bobina de encendido.
Estas instalaciones de encendido por esta razón son adaptos particularmente para la puesta en marcha en frío. La forma de la señal Hall permite el paso de la corriente primaria cuando el motor se para y el interruptor de encendido-arranque se introduce, las centrales electrónicas está equipadas con un circuito suplementario, que desconecta esta corriente de reposo después de un cierto tiempo.
La regulación de la corriente funciona determinando la corriente mediante la medida de la caída de tensión en una resistencia con una baja impedancia en la conexión del emisor del transistor de encendido (fig. 21).
Fig. 21: esquema de bloques de una central electrónica con transductor Hall
El estadio piloto del transistor de encendido (transistror Darlington) está programado directamente por un circuito de regulación para limitar la corriente.
La regulación del ángulo de cierre funciona con la misma tensión de medida, pero la envía a su propio circuito de regulación.
La corrección eventualmente necesaria del ángulo de cierre puede deducirse de la duración en la que el transistor se encuentra en la fase de regulación por la corriente.
Podríamos decir que una resistencia electrica es la dificultad que opone un elemento al paso de corriente por un circuito, es decir, que para una misma diferencia de potencial si queremos aumentar la corriente que pasa por el circuito deberemos disminuir la resistencia, ya que esta se opone a su paso.
Cuando la resistencia tiende a infinito, se considera que el circuito esta abierto. Esto es, que no pasa intensidad entre los dos extremos de la resistencia. Por el contrario, si ésta es 0 se considera que se produce un cortocircuito, es decir que la diferencia de potencial entre los dos extremos es nula.
La Ley de Ohm simplificada nos dice que la resistencia es la proporcionalidad existente entre voltaje e intensidad, esto es A efectos prácticos, para saber el valor de una resistencia real debemos mirar su código de colores de esta forma:
Color de la banda
Valor de la cifra significativa
Multiplicador
Tolerancia
Negro
0
1
Marrón
1
10
1%
Rojo
2
100
2%
Naranja
3
1 000
Amarillo
4
10 000
Verde
5
100 000
0,5%
Azul
6
1 000 000
0,25%
Violeta
7
10 000 000
0,1%
Gris
8
100 000 000
Blanco
9
1 000 000 000
Dorado
0.1
5%
Plateado
0.01
10%
Ninguno
20%
El valor se obtiene leyendo las cifras como un número de una, dos o tres cifras y, después, se multiplica por el multiplicador y se obtiene el resultado en Ohmios (Ω).
Ejemplo: La caracterización de una resistencia de 470.00
0 Ω (470 k Ω), con una tolerancia del 10%, sería la representada en la figura siguiente: Tolerancia = Plateado ; Multiplicador = Amarillo ; 2°cifra = Violeta ; 1°cifra = Amarillo
Un condensador consiste en dos placas metálicas separadas por un aislante, llamado dieléctrico. El dieléctrico, que puede ser aire, papel, mica, plástico u otro, es muy delgado, de manera que ambas placas conductoras, a las que llamaremos armaduras, queden lo mas cerca posible una de la otra. El valor del condensador, en términos de capacidad, se mide en Faradios, y tanto mayor será esta cuando mayores sean las superficies enfrentadas de las placas y menor el espesor del dieléctrico.
Armaduras de un condensador
Un condensador dispone de dos terminales, que sirven para conectarlo a otros componentes del circuito. Cada uno de ellos esta unido eléctricamente a una de las armaduras.
El condensador en CC
Si conectamos un condensador a una fuente de corriente continua (CC), no habrá circulación de electrones a través de él, debido a la presencia del dieléctrico, que como ya vimos es un material aislante. Sin embargo, se producirá una acumulación de cargas en las armaduras, concretamente de electrones en la armadura que este conectada al negativo de la fuente, y de huecos en la que se conecte al positivo. Este efecto se conoce como polarizaciòn del dieléctrico.
Si desconectamos la fuente de energía del condensador, veremos que la acumulación de cargas se mantiene, debido a que las cargas de distinto signo que se ubican en cada una de las armaduras se atraen entre si. Si uniéramos ambos terminales, las cargas circularían de una armadura a la otra a través de este puente, y el condensador quedaría en las condiciones iniciales.
El condensador en CA
Si en lugar de conectar el condensador a una fuente de corriente continua lo conectamos a una de corriente alterna, veremos que la polarización de las placas debe variar al ritmo del sentido de la corriente entregada por la fuente. En el semiciclo positivo las armaduras se polarizaran de una manera, y durante el semiciclo negativo deberán polarizarse en forma inversa. El dieléctrico se ve obligado a cambiar su polarización al mismo ritmo, lo que genera tensiones en el. Si la frecuencia es muy elevada, el dieléctrico será incapaz de seguir los cambios a la misma velocidad, y su polarización disminuirá. De esto se deduce que la capacidad de un condensador disminuye cuando la frecuencia aumenta.
Dieléctrico
El material empleado en el dieléctrico es uno de los factores claves de las características del condensador, ya que será el que determine la tensión máxima de funcionamiento (sin que llegue a perforarse), y la capacidad, que en gran medida depende de que delgado se puede cortar dicho material y de que tan bueno sea para mantener las cargas de las armaduras separadas entre si.
Otro punto a tener en cuenta es que debido a la polarización en uno y otro sentido del dieléctrico, se produce una circulación de corriente en el circuito, aunque esta nunca llegue a atravesarlo, lo que lo hace ideal para separar corrientes continuas de alternas cuando ambas existen simultáneamente. Debemos recordar que debido a la existencia del dieléctrico, se producirá un desfasaje entre la tensión aplicada y la corriente, de manera que cuando la corriente este en su valor máximo, la tensión será cero, y viceversa, situación que se repetirá a lo largo del ciclo de la corriente alterna.
Unidades
Como mencionamos antes, la unidad en la que se mide la capacidad de un condensador es el Faradio. En la practica, la unidad es demasiado grande para usarla directamente, por lo que se emplean habitualmente fracciones, como el microfaradio o μF, que es la millonésima parte de un faradio (0,000.001 F); el Nanofaradio o nF, la milésima parte del anterior (0,000.000.001F) y el pico faradio o pF, que representa la billonésima parte de un faradio (0,000.000.000.001 F)
Tipos de condensadores
Tal como ocurre con los resistores, los condensadores se construyen con diferentes materiales y características, de acuerdo al uso al que estén destinados. Es conveniente conocer al menos los mas comunes, para poderlos emplear de manera adecuada.
Condensadores Cerámicos
Los condensadores cerámicos se fabrican con capacidades relativamente pequeñas, comprendidas entre 1 pF y los 470 nF (0.47uF). La tolerancia respecto del valor nominal es de aproximadamente un 2% para los de mas pequeño valor, y de un 10% para los de mayor denominación.
Físicamente, se parecen a una lenteja con los dos terminales saliendo desde uno de los bordes.
Son capaces de soportar tensiones de entre 50V y 100V, dependiendo del modelo, aunque los hay de fabricación especial que soportan hasta 10.000V. Su identificación se realiza mediante un código alfanumérico.
Se utilizan principalmente en circuitos que necesitan una alta estabilidad y bajas pérdidas en altas frecuencias. El proceso de fabricación consiste básicamente en la metalización de las dos caras del material cerámico, lo que hace que su costo sea muy pequeño.
Condensadores Electrolíticos
Otro tipo de condensador muy utilizado es el denominado electrolítico, siendo el que mayor capacidad presenta para un tamaño físico determinado.
Están formados por una banda de aluminio recubierta por un oxido del mismo metal, que hace las veces de dieléctrico. Sobre esta lámina hay una de papel, impregnada en un líquido conductor, que recibe el nombre de electrolito, de donde toma el nombre este modelo de condensador. Completa esta especie de sándwich una segunda lámina de aluminio, que junto a la primera conforman las armaduras y a las que se unen eléctricamente los terminales de conexión. Todo el conjunto se encuentra arrollado sobre si mismo e introducido en un tubo cerrado herméticamente, del que asoman los terminales.
Este tipo de condensador es de polaridad fija, es decir, solo funciona correctamente si se le aplica una tensión exterior con el signo positivo al terminal que esta unido a la lamina de aluminio cubierta de oxido y el negativo a la otra. Las tolerancias oscilan entre el 10% (condensadores de hasta 330uF) y el 20% para capacidades superiores.
Su principal aplicación esta relacionada con el filtrado de componentes de corriente alterna en fuentes de alimentación, y filtros de baja frecuencia.
Si sometemos un condensador electrolítico a una tensión sensiblemente mayor a la que corresponde a su tipo, puede explotar. Esto se debe a que el electrolito pasa de estado líquido a gaseoso, y la presión dentro del recipiente que contiene las armaduras aumenta sensiblemente, lo que provoca la destrucción del componente.
Condensadores de Tántalo
Una variación sobre el modelo anterior es el condensador de tántalo, donde las láminas de aluminio son reemplazadas por hojas de aquel metal. Se utiliza un electrolito seco, y tiene como característica un bajísimo ruido eléctrico.
Condensadores de Poliéster
Los condensadores de poliéster son ampliamente utilizados, dado que entre sus características más importantes se encuentran una gran resistencia de aislamiento que le permite conservar la carga por largos periodos de tiempo, un volumen reducido y un excelente comportamiento frente a la humedad y a las variaciones de temperatura.
Adicionalmente, la propiedad de autorregeneración permite que en caso de que un exceso de tensión los perfore, el metal se vaporiza en una pequeña zona rodeando la perforación evitando el cortocircuito, lo que le permite seguir funcionando.
Los materiales más utilizados son: poliestireno (styroflex), poliéster (mylar), policarbonato (Macrofol) y politetrafluoroetileno (conocido como teflón). Se fabrican en forma de bobinas o multicapas. En algunos países o publicaciones se los conoce como MK. Se fabrican con capacidades desde 1nF a 100uF y tensiones desde 25V a 4000V. Se los distingue por sus característicos colores vivos, generalmente rojo, amarillo o azul.
El Transistor.
Transistores MOSFET
El transistor es un dispositivo electrónico semiconductor que cumple funciones de amplificador, oscilador, conmutador o rectificador. El término "transistor" es la contracción en inglés de transfer resistor ("transferencia de resistencia ").
Actualmente se los encuentra prácticamente en todos los enseres domésticos de uso diario: radios, televisores, grabadores, reproductores de audio y vídeo, hornos de microondas, lavarropas automáticos, automóviles, equipos de refrigeración, alarmas, relojes de cuarzo, computadoras, calculadoras, impresoras, lámparas fluorescentes, equipos de rayos X, tomógrafos, ecógrafos, reproductores mp3, celulares, etc.
Sustituto de la válvula termoiónica de tres electrodos o triodo, el transistor bipolar fue inventado en los Laboratorios Bell de EEUU en diciembre de 1947 por John Bardeen, Walter Houser Brattain y William Bradford Shockley, quienes fueron galardonados con el Premio Nobel de Física en 1956.
Pequeño transistor bipolar 2N3904.
El transistor consta de un sustrato (usualmente silicio) y tres partes dopadas artificialmente que forman dos uniones bipolares, el emisor que emite portadores, el colector que los recibe o recolecta y la tercera, que está intercalada entre las dos primeras, modula el paso de dichos portadores (base). A diferencia de las válvulas, el transistor es un dispositivo controlado por corriente y del que se obtiene corriente amplificada. En el diseño de circuitos a los transistores se les considera un elemento activo, a diferencia de los resistores, condensadores e inductores que son elementos pasivos. Su funcionamiento sólo puede explicarse mediante mecánica cuántica.
Uniones en el interior del transistor.
De manera simplificada, la corriente que circula por el "colector" es función amplificada de la que se inyecta en el "emisor", pero el transistor sólo gradúa la corriente que circula a través de sí mismo, si desde una fuente de corriente continua se alimenta la "base" para que circule la carga por el "colector", según el tipo de circuito que se utilice. El factor de amplificación logrado entre corriente de base y corriente de colector, se denomina Beta del transistor.
